В быстро развивающемся производственном ландшафте технология числового программного управления (ЧПУ) стала важнейшей движущей силой эффективности, точности и инноваций. Среди различных методов обработки с ЧПУ фрезерование рамп выделяется своей способностью производить сложные и замысловатые компоненты с непревзойденной точностью и эффективностью.
Введение в фрезерование наклонных поверхностей
Фрезерование наклонных поверхностей, также известное как спиральное фрезерование или винтовое фрезерование, представляет собой стратегию резания, при которой инструмент входит в заготовку под углом, постепенно удаляя материал по спиральной или винтовой траектории. Этот метод особенно выгоден при черновой обработке, поскольку он распределяет силы резания более равномерно по всему инструменту, снижая износ. Кроме того, фрезерование наклонных поверхностей позволяет достичь более высоких скоростей съема материала, сохраняя при этом отличную чистоту поверхности и срок службы инструмента.
Начальные углы наклона для оптимального фрезерования наклонных поверхностей
Начальные углы наклонной плоскости имеют решающее значение для достижения оптимальных результатов при фрезеровании наклонных поверхностей.
- Мягкие или цветные металлы:
Для таких материалов, как алюминий, медь и пластик, начальный угол наклона должен находиться в диапазоне 3 ° до 10 ° рекомендуется. Этот диапазон обеспечивает плавное и эффективное фрезерование, минимизируя износ инструмента и увеличивая производительность. - Твердые или железные материалы:
При работе с более твердыми материалами, такими как сталь, нержавеющая сталь и чугун, диапазон 1 ° до 3 ° рекомендуется. Эти углы обеспечивают лучший контроль и точность, помогая избежать чрезмерного износа инструмента и сохранить качество поверхности.
Эти начальные углы наклона служат ценным руководством для производителей, позволяя им уверенно и точно ориентироваться в тонкостях фрезерования наклона. Выбрав подходящий начальный угол наклона, вы можете оптимизировать процессы фрезерования, сократить расходы и повысить общую производительность.
Успешные методы фрезерования с наклоном
Успешные методы наклонного фрезерования при обработке включают как линейное, так и круговое наклонное фрезерование. Линейное наклонное фрезерование подразумевает одновременную подачу в осевом (Z) и одном радиальном направлении (X или Y), что идеально подходит для узких пазов шириной менее 30 мм. Крайне важно уменьшить подачу до 75% от нормальной скорости, используйте режущая жидкостьи ограничить его использование, когда круговое врезание ограничено.
Круговое фрезерование, также известное как винтовая интерполяция, обеспечивает более плавный процесс за счет уменьшения радиального резания. Оно обеспечивает чистое нисходящее фрезерование и лучшую эвакуацию стружки, при этом вращение против часовой стрелки обеспечивает нисходящее фрезерование. Выбор подходящего диаметра фрезы обеспечивает выравнивание с требуемым размером отверстия, а шаг не должен превышать максимально допустимый для выбранной фрезы.
Для оптимальной производительности:
- Отрегулируйте скорость подачи на основе скорости периферийной подачи (Dvf) и подачи центра инструмента.
- Реализуйте прогрессивное наращивание мощности с несколькими проходами для повышения производительности.
- Увеличьте углы наклона, принимая во внимание такие факторы, как радиус пластины и диаметр инструмента.
- Для повышения эффективности используйте круговое внешнее фрезерование с увеличенной подачей центра инструмента при внешнем фрезеровании.
Используя эти успешные методы обработки под углом, вы сможете добиться лучших результатов обработки и снизить нагрузку на инструмент.
Методологии оптимизации фрезерования наклонных поверхностей
Для оптимизации этих параметров производители часто используют передовые методологии, такие как метод проектирования Тагучи. Этот статистический подход позволяет проводить систематический анализ множества факторов и их взаимодействий, что приводит к выявлению оптимальных комбинаций параметров.
Метод проектирования Тагучи
Метод Тагучи включает в себя следующие этапы:
- Определите цель: Четко укажите цель процесса оптимизации, например, минимизацию шероховатость поверхности или максимизация производительности.
- Определить факторы: Перечислите все потенциальные факторы, которые могут повлиять на цель, включая глубину резания, скорость подачи, скорость шпинделя и угол наклона.
- Эксперименты по дизайну: Используйте ортогональный массив Тагучи для разработки экспериментов, которые систематически изменяют факторы на разных уровнях.
- Собирать данные: Проведите эксперименты и измерьте переменные реакции, такие как шероховатость поверхности, силы резания и износ инструмента.
- Анализировать данные: Используйте анализ отношения сигнал/шум (S/N) для оценки влияния каждого фактора на цель. Определите оптимальную комбинацию параметров, которая максимизирует отношение S/N.
- Проверка результатов: Проведите дополнительные эксперименты с оптимальной комбинацией параметров для подтверждения результатов.
Траектории инструмента с наклоном: линейные и круговые
Траектории инструмента с наклоном являются основополагающими для эффективного создания сложных элементов, таких как закрытые пазы, карманы и полости. Существует два основных типа траекторий инструмента с наклоном: линейные (или двухосевые) и круговые (включая винтовую интерполяцию, спиральную интерполяцию и орбитальное сверление).
Линейное изменение направления (двухосное изменение направления):
Линейное врезание подразумевает одновременную осевую (ось Z) подачу и радиальную (ось X или Y) подачу режущего инструмента. Этот метод устраняет необходимость в сверле, упрощая процесс оснастки и потенциально снижая затраты. Однако линейное врезание может привести к более высокому радиальному зацеплению, что приводит к повышенному износу инструмента и потенциальной шероховатости поверхности. Кроме того, линейное врезание может создавать более высокие силы резания и вибрации, что может ограничить его применимость в определенных материалах или геометриях.
Круговое фрезерование (винтовая интерполяция, спиральная интерполяция, орбитальное сверление):
Круговое врезание представляет собой спиральное движение по круговой траектории (оси X и Y) в сочетании с осевой подачей (ось Z) с определенным шагом. Этот метод предпочтительнее линейного врезания из-за более плавного режущего действия и уменьшенного радиального зацепления. Круговое врезание обеспечивает чистое нисходящее фрезерование, что способствует лучшему отводу стружки и приводит к более гладкой и однородной обработанной поверхности. Спиральное движение также распределяет силы резания более равномерно, снижая вибрации и износ инструмента.
Ниже приведена сравнительная таблица, в которой показаны основные различия между линейным и круговым наклоном:
| Особенность | Линейное изменение направления (двухосное) | Круговая нарезка (винтовая/спиральная/орбитальная) |
|---|---|---|
| Осевая подача | Одновременно с радиальной подачей | В сочетании со спиральным движением |
| Радиальное взаимодействие | Выше, потенциальный повышенный износ инструмента | Более низкое и плавное резание |
| Эвакуация стружки | Может быть менее эффективным | Улучшено, особенно при вращении против часовой стрелки |
| Силы резания | Выше, возможны вибрации | Более равномерное распределение, снижение вибраций |
| Шероховатость | Может быть грубее из-за более высокого радиального зацепления | Более гладкая и равномерная отделка поверхности |
| применимость | Подходит для более простых геометрических форм и более мягких материалов | Предпочтительно для сложных геометрических форм и более твердых материалов. |
Когда фрезерование наклонных поверхностей является оптимальным выбором?
Фрезерование наклонных поверхностей обеспечивает улучшенный отвод стружки при длительных линейных движениях наклонных поверхностей, что делает этот метод ценным в определенных сценариях.
Вот идеальные ситуации, в которых следует применять фрезерование наклонных поверхностей:
- Существуют ограничения кармана:
- Традиционное линейное фрезерование может столкнуться с ограничениями из-за геометрии кармана, которая может ограничить возможность выполнения длинных линейных перемещений.
- Фрезерование наклонных поверхностей представляет собой альтернативное решение, оптимизирующее отвод стружки, что делает его отличным выбором для таких геометрий.
- Обработка цельных заготовок имеет решающее значение:
- Обработка цельных заготовок требует точного и продуманного подхода для сохранения режущих кромок и предотвращения повреждений.
- Фрезерование наклонных поверхностей с индивидуально подобранными скоростями и подачами обеспечивает оптимальную производительность резания и помогает продлить срок службы инструмента.
- Эффективность и точность не подлежат обсуждению:
- Независимо от того, создаете ли вы сложные конструкции или обеспечиваете долговечность инструмента, фрезерование наклонных поверхностей представляет собой универсальную технологию, которая сочетает в себе эффективность и точность.
- Это делает его идеальным для применений, где оба фактора имеют решающее значение для успеха процесса обработки.
Однако важно помнить о возможных ограничениях. Например, геометрия кармана может ограничивать возможность длинных линейных наклонных перемещений, что ограничивает применение наклонного фрезерования в определенных случаях.
Тщательно рассмотрев преимущества и недостатки фрезерования наклонных поверхностей и оценив конкретные потребности вашего применения обработки, вы можете определить, когда этот метод является оптимальным выбором для ваших операций. Внедрение фрезерования наклонных поверхностей в правильных ситуациях поможет вам достичь лучших результатов, повысить эффективность и снизить износ инструмента.
Линейное нарастание против спиральной интерполяции
Винтовая интерполяция отлично подходит для точной обработки сложных геометрических форм, в то время как линейное фрезерование с наклоном обеспечивает гибкость при планировании траектории инструмента и часто используется в сочетании с попутным фрезерованием.
Сравнительная таблица:
| / | Спиральная интерполяция | Линейное изменение |
|---|---|---|
| Определение | Непрерывное движение по винтовой траектории | Строго линейное движение по осям X, Y, Z |
| Приложения | Более узкие карманы, сложная геометрия, точные отверстия, резьба и канавки | Черновая, получистовая, попутное фрезерование |
| Наши преимущества | Снижение усилий резания, вибраций и износа инструмента | Гибкость в планировании траектории движения инструмента, более высокие скорости подачи |
| Подходящие материалы | Высокая твердость и прочность | Меньшая твердость и прочность |
| Контроль стружки | Лучший контроль и эвакуация стружки | Могут потребоваться дополнительные стратегии управления чипами. |
Заключение
Фрезерование наклонных поверхностей предлагает мощное решение для достижения высокоэффективного удаления материала при обработке на станках с ЧПУ. Систематически оптимизируя глубину резания, скорость подачи, скорость шпинделя и угол наклона с использованием метода Тагучи, производители могут значительно повысить производительность своих фрезерные операции. Такая оптимизация не только повышает производительность и качество обработки поверхности, но также продлевает срок службы инструмента и снижает эксплуатационные расходы.
Высокое качество Обработка с ЧПУ для удовлетворения всех ваших производственных потребностей. Независимо от того, работаете ли вы над большим или маленьким проектом, позвольте нам воплотить ваши проекты в жизнь с помощью экспертной обработки на станках с ЧПУ —напишите нам сегодня, чтобы начать!
Готовы к своему проекту?
Попробуйте BOYI TECHNOLOGY прямо сейчас!
Загрузите свои 3D-модели или 2D-чертежи, чтобы получить индивидуальную поддержку
Статья написана инженерами из команды BOYI TECHNOLOGY. Фуцюань Чен — профессиональный инженер и технический эксперт с 20-летним опытом работы в сфере быстрого прототипирования, производства металлических и пластиковых деталей.
